双作用单活塞杆缸在节流调速液压系统中的增压现象分析及对策

　　1 前言

　　我公司管加工分厂的加厚机芯棒旋转系统使用液压驱动,该系统于2002年年初投入试生产。试生产之初,系统中液压缸的有杆腔端的连接高压胶管经常爆裂。经过对系统运行跟踪分析,发现这是由于液压缸在工作过程中,有杆腔出现增压现象造成的,下面对此进行详细分析。

　　2 系统简介

　　液压系统原理图如图1a,该系统由电磁换向阀1,控制缸4的前进和后退动作;液压缸的动作速度采用双单向节流阀2回油节流控制,液压缸4为一个双作用单活塞杆缸,其规格参数为;系统的额定工作压力为14 MPa;高压胶管3的型号规格为19II-1500JB1885-77,其额定工作压力为18MPa。

　　3 增压现象分析

　　如图1a系统,液压缸前进时,对液压缸活塞的受力状态进行分析(忽略摩擦力)如图2a。

　　当液压缸匀速运动时,即V=C(常数)时,活塞所受力的合力:

　　式中p1--液压缸有杆腔压力

　　p0--液压缸无杆腔压力

　　D--液压缸活塞直径

　　d--液压缸活塞杆直径

　　F0--液压缸活塞受到的推力

　　F1--液压缸活塞受到的阻力

　　F--液压缸的负载力

　　U--液压缸活塞两端的面积比

　　把系统的有关参数代入式(5)得:

　　由以上结果得出,芯棒旋转液压缸前进时,其有杆腔的压力p1=28MPa,高于系统额定工作压力p0=14MPa,即出现了增压现象,而且升高的压力28MPam18MPa,也就是说,由于增压现象出现,使液压缸有杆腔的压力大大高于高压胶管的额定工作压力,故胶管容易爆裂。

　　4 消除增压现象的对策

　　针对图1a的液压传动系统,我们在该系统的电磁换向阀前面的进油通道上增加一个可调节流阀,改进后的系统原理图如图1b。针对图1b,系统液压缸前进时,其活塞的受力情况如图2b。由前面的分析可得出:

　　以上各式中 p--系统额定工作压力

　　Q0--通过节流阀1的流量

　　Q1--通过节流阀2的流量

　　A0--节流阀1的开口面积

　　A1--节流阀2的开口面积

　　Cd--流量系数

--油液密度

　　如要消除系统的增压现象,即p1<p

　　由此得出:当节流阀2的通流面积比节流阀1的0.35倍通流面积大时,液压缸的有杆腔压力就会低于系统的额定工作压力p=14MPa,从而杜绝液压缸在工作时出现增压现象。

　　5 系统参数的正确调整

　　改进后的系统如图1b,系统运动状态的调整应按如下程序进行: